Investigação da consistência termodinâmica do conceito de temperaturas negativas (2023)
- Authors:
- Autor USP: INAGAKI, JOÃO HIROYUKI DE MELO - IFSC
- Unidade: IFSC
- Sigla do Departamento: FCM
- DOI: 10.11606/D.76.2023.tde-27102023-092359
- Subjects: ENTROPIA; MÁQUINAS TÉRMICAS; MECÂNICA ESTATÍSTICA; TERMODINÂMICA
- Keywords: Entropy; Heat engines; Negative temperatures; Statistical mechanics; Temperaturas negativas; Thermodynamics
- Agências de fomento:
- Language: Português
- Abstract: O conceito de temperaturas absolutas negativas para sistemas físicos existe há mais de 70 anos. O começo desta investigação se dá inicialmente a partir de sistemas de spins nucleares com estados de população invertida. Na última década, cresceu o interesse em investigar a consistência entre temperaturas negativas e termodinâmica e mecânica estatística usuais, uma vez que uma das implicações de tais temperaturas é a realização de máquinas térmicas com eficiências maiores que de Carnot. Contribuições recentes põem a validade de temperaturas negativas como um problema de definição da expressão fundamental da entropia no ensemble microcanônico. É dito que a entropia termodinamicamente consistente é a entropia de Gibbs, que considera todos os estados de energia em um volume do espaço de fase, ao contrário da entropia de Boltzmann, usualmente utilizada na mecânica estatística. O propósito deste trabalho é fornecer uma visão abrangente sobre o estado atual do conhecimento em relação às temperaturas negativas. Esclarecemos os aspectos teóricos essenciais e as questões em debate, examinando tanto os estudos clássicos sobre o assunto quanto as descobertas mais recentes. Mostramos que máquinas de Carnot com eficiências maiores que 1 não são possíveis, mas que a perspectiva de realização de um reservatório térmico a temperaturas negativas implica a possibilidade de eficiências de Carnot iguais a 1. Avaliamos as controvérsias com relação a consistência termodinâmica das entropias ereivindicamos que não há motivos da entropia de Boltzmann ser inconsistente dentro do escopo da termodinâmica, de sistemas macroscópicos. Ademais, exploramos mecanismos de medição de temperaturas negativas, mostrando que é possível a modelagem de um termômetro atuando sobre poucos graus de liberdade de um sistema de interesse, capaz de medir temperaturas negativas de maneira consistente
- Imprenta:
- Publisher place: São Carlos
- Date published: 2023
- Data da defesa: 23.08.2023
- Este periódico é de acesso aberto
- Este artigo é de acesso aberto
- URL de acesso aberto
- Cor do Acesso Aberto: gold
- Licença: cc-by-nc-sa
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ABNT
INAGAKI, João Hiroyuki de Melo. Investigação da consistência termodinâmica do conceito de temperaturas negativas. 2023. Dissertação (Mestrado) – Universidade de São Paulo, São Carlos, 2023. Disponível em: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76134/tde-27102023-092359/. Acesso em: 23 maio 2024. -
APA
Inagaki, J. H. de M. (2023). Investigação da consistência termodinâmica do conceito de temperaturas negativas (Dissertação (Mestrado). Universidade de São Paulo, São Carlos. Recuperado de https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76134/tde-27102023-092359/ -
NLM
Inagaki JH de M. Investigação da consistência termodinâmica do conceito de temperaturas negativas [Internet]. 2023 ;[citado 2024 maio 23 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76134/tde-27102023-092359/ -
Vancouver
Inagaki JH de M. Investigação da consistência termodinâmica do conceito de temperaturas negativas [Internet]. 2023 ;[citado 2024 maio 23 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76134/tde-27102023-092359/ - Investigação da discussão acerca da consistência termodinâmica de temperatura negativas
- Semana Integrada do Instituto de Física de São Carlos - SIFSC, 9
- Semana Integrada do Instituto de Física de São Carlos - SIFSC, 10
- Semana Integrada do Instituto de Física de São Carlos - SIFSC, 8
- Semana Integrada do Instituto de Física de São Carlos - SIFSC, 11
Informações sobre o DOI: 10.11606/D.76.2023.tde-27102023-092359 (Fonte: oaDOI API)
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